[發(fā)明專利]一種具有抗擾動(dòng)特性的電池單體短路電阻在線檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010103235.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-19
• 公開（公告）號(hào): CN111198326B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏中寶;胡鑒;何洪文;阮浩凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/367
• 分類號(hào): G01R31/367;G01R31/3842
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

1.一種具有抗擾動(dòng)特性的電池單體短路電阻在線檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.建立電池分?jǐn)?shù)階等效電路模型及其狀態(tài)空間方程，確定模型需辨識(shí)的參數(shù)；

S2.進(jìn)行間歇性放電-靜置測(cè)試，確立荷電狀態(tài)SOC與開路電壓OCV的函數(shù)關(guān)系；并進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜測(cè)試，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)辨識(shí)模型參數(shù)；

S3.實(shí)時(shí)測(cè)量電池的負(fù)載電流和端電壓；

S4.采用閉環(huán)狀態(tài)觀測(cè)器在線估計(jì)電池SOC；

S5.計(jì)算SOC增量差異，采用遞歸總體最小二乘算法在線辨識(shí)電池短路電阻；所述SOC增量差異是指k-1時(shí)刻到k時(shí)刻分別采用負(fù)載電流測(cè)量值直接計(jì)算的SOC增量與采用閉環(huán)狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)的SOC增量的差值，其中SOC增量是指k-1時(shí)刻到k時(shí)刻SOC的變化量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗擾動(dòng)特性的電池單體短路電阻在線檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S1包括以下子步驟：

S101.建立電池分?jǐn)?shù)階等效電路模型：

在一階等效電路模型的基礎(chǔ)上，將電容元件替換為常相位角元件，并利用分?jǐn)?shù)階微積分中的G-L定義進(jìn)行建模得到分?jǐn)?shù)階等效電路模型；

常相位角元件CPE的阻抗數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其中，C_p表示電容效應(yīng)常數(shù)，n表示分?jǐn)?shù)階，并且-1n1，w表示交流信號(hào)角頻率；

電池的分?jǐn)?shù)階等效電路模型的數(shù)學(xué)描述為：

U_l(t)＝U_oc(t)+I_L(t)R₀+U_p(t)

其中，t為時(shí)間，I_L為負(fù)載電流，放電時(shí)I_L為負(fù)數(shù)，充電時(shí)I_L為正數(shù)，相應(yīng)的I_L(t)為t時(shí)刻的負(fù)載電流，U_p為極化電壓，U_l為端電壓，U_oc為OCV，η為電池的庫(kù)倫效率，z為SOC；模型中待辨識(shí)的參數(shù)為：電池容量Q₀，直流電阻R₀，極化電阻R_p，電容效應(yīng)常數(shù)C_p；

S102.建立分?jǐn)?shù)階等效電路模型的離散狀態(tài)空間方程：

根據(jù)分?jǐn)?shù)階微積分的G-L定義，將分?jǐn)?shù)階等效電路模型的數(shù)學(xué)描述離散化得到如下的狀態(tài)空間方程：

式中，為k時(shí)刻的狀態(tài)變量，y(k)＝U_l(k)為k時(shí)刻的系統(tǒng)輸出，△t為采樣周期，L為有限長(zhǎng)度變量，A，B為系數(shù)矩陣并且：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有抗擾動(dòng)特性的電池單體短路電阻在線檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S2包括以下子步驟：

S201.進(jìn)行電池容量測(cè)試，恒溫條件下采用恒流-恒壓法將電池滿充，隨后在標(biāo)稱電流下放電至放電截止電壓，電池容量表示為：

式中，t₀為放電開始時(shí)刻，t₁為放電終止時(shí)刻；

S202.進(jìn)行間歇性放電-靜置測(cè)試，擬合確定SOC-OCV關(guān)系表達(dá)式為：

其中，n_p為擬合多項(xiàng)式階數(shù)，c_i為擬合系數(shù)；

S203.對(duì)電池進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜測(cè)試，根據(jù)測(cè)試所得數(shù)據(jù)對(duì)電池模型的R₀、R_p和C_p進(jìn)行離線辨識(shí)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有抗擾動(dòng)特性的電池單體短路電阻在線檢測(cè)方法，其特征在于：所述離線辨識(shí)采用的方法包括但不限于批量最小二乘法、遺傳算法和粒子群算法中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有抗擾動(dòng)特性的電池單體短路電阻在線檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S4中采用閉環(huán)狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)時(shí)估計(jì)電池SOC時(shí)，將k時(shí)刻SOC估計(jì)結(jié)果記為Z_e(k)。